Регулювання реологічних та механічних властивостей поліпропіленових композицій для деталей автомобілів

The object of research is the technology of producing filled impact-resistant compositions based on polypropylene for the manufacture of automotive parts. The main problem is the reduction of strength and technical characteristics with an increase in the amount of filler in the compositions. To solve this problem, the injection of a modifier in an amount of 5 mass % is proposed in filled polypropylene compositions.The effect of the filler and modifier on the rheological and mechanical properties of polypropylene-based compositions has been studied. It has been established that the presence of calcite concentrate as a filler and propylene-octenoic block copolymers as a modifier in the composition helps to reduce its viscosity, which is due to the predominant effect of the emulsifying action of calcium stearate over the thickening effect of the mineral filler. An increase in the melt flow index in compositions with 5 % propylene-octenoic block polymer is shown, which is explained by its plasticizing effect and good combination with polypropylene. It is shown that the injection of the filler to 10 mass % increases the impact strength compared to the original polypropylene. A further increase in the filler content to 20 % in the compositions reduces the impact strength to almost the value for the output polypropylene with an uncritical decrease in tensile strength. It is shown that the presence of 5 mass % of the modifier in the compositions increases the value of the relative elongation.It is determined that the developed composition with 5 mass % of the modifier and with varying the amount of filler can be used for the production of parts for cars for various purposes without significant changes in the technological cycle. The advantage of the investigated compositions is the reduction of energy consumption for the processing of highly filled compositions. The implementation of the developed technologies does not require additional capital investments for the re-equipment of the enterprise, since the developed compositions can be processed using conventional extrusion equipment.Объектом исследования являются технологии получения наполненных ударопрочных композиций на основе полипропилена для изготовления деталей автомобилей. Главной проблемой является снижение прочности и технических характеристик с увеличением количества наполнителя в композициях. Для решения этой проблемы предложено введение модификатора в количестве 5 % масс. в наполненные полипропиленовые композиции.Изучено влияние наполнителя и модификатора на реологические и механические свойства композиций на основе полипропилена. Установлено, что наличие концентрата кальцита в качестве наполнителя и пропилен-октенового блоксополимера как модификатора в композиции способствует снижению ее вязкости, что обусловлено преимущественным влиянием эмульгирующего действия стеарата кальция над загущающим эффектом минерального наполнителя. Показано увеличение показателя текучести расплава в композициях с 5 % пропилен-октенового блоксополимера, что объясняется его пластифицирующим действием и хорошим совмещением с полипропиленом. Показано, что введение наполнителя до 10 % масс. повышает ударную вязкость по сравнению с исходным полипропиленом. Дальнейшее увеличение содержания наполнителя до 20 % в композициях снижает ударную вязкость почти до значения для исходного полипропилена при некритическом уменьшении прочности при разрыве. Показано, что наличие 5 % масс. модификатора в композициях повышает значение относительного удлинения. Определено, что разработанные композиции с 5 % масс. модификатора и с варьированием количества наполнителя могут использоваться для производства деталей автомобилей различного назначения без существенных изменений технологического цикла. Преимуществом исследованных композиций является уменьшение энергозатрат на переработку высоконаполненных композиций. Внедрение разработанных технологий не требует дополнительных капиталовложений на переоснащение предприятия, поскольку разработанные композиции могут перерабатываться с использованием обычного экструзионного оборудования.Об’єктом дослідження є технології отримання наповнених удароміцних композицій на основі поліпропілену для виготовлення деталей автомобілів. Головною проблемою є зниження міцності і технічних характеристик зі збільшенням кількості наповнювача в композиціях. Для вирішення цієї проблеми запропоновано введення модифікатору в кількості 5 % мас. до наповнених поліпропіленових композицій.Вивчено вплив наповнювача та модифікатора на реологічні та механічні властивості композицій на основі поліпропілену. Встановлено, що наявність концентрату кальциту як наповнювача та пропілен-октенового блокспівполімеру як модифікатора в композиції сприяє зниженню її в’язкості, що обумовлено переважним впливом емульгуючої дії стеарата кальцію над загущуючим ефектом мінерального наповнювача. Показано збільшення показника текучості розплаву в композиціях з 5 % пропілен-октенового блокспіволімеру, що пояснюється його пластифікуючою дією та хорошим суміщенням з поліпропіленом. Показано, що введення наповнювача до 10 % мас. підвищує ударну в'язкість у порівнянні з вихідним поліпропіленом. Подальше збільшення вмісту наповнювача до 20 % в композиціях знижує ударну в'язкість майже до значення для вихідного поліпропілену при некритичному зменшенні міцності при розриві. Показано, що наявність 5 % мас. модифікатора в композиціях підвищує значення відносного подовження.Визначено, що розроблені композиції з 5 % мас. модифікатора та з варіюванням кількості наповнювача можуть використовуватися для виробництва деталей автомобілів різного призначення без суттєвих змін технологічного циклу. Перевагою досліджених композицій є зменшення енерговитрат на переробку високонаповнених композицій. Впровадження розроблених технологій не вимагає додаткових капіталовкладень на переоснащення підприємства, оскільки розроблені композиції можуть перероблятись з використанням звичайного екструзійного обладнання

Регулювання реологічних та механічних властивостей поліпропіленових композицій для деталей автомобілів

The object of research is the technology of producing filled impact-resistant compositions based on polypropylene for the manufacture of automotive parts. The main problem is the reduction of strength and technical characteristics with an increase in the amount of filler in the compositions. To solve this problem, the injection of a modifier in an amount of 5 mass % is proposed in filled polypropylene compositions.The effect of the filler and modifier on the rheological and mechanical properties of polypropylene-based compositions has been studied. It has been established that the presence of calcite concentrate as a filler and propylene-octenoic block copolymers as a modifier in the composition helps to reduce its viscosity, which is due to the predominant effect of the emulsifying action of calcium stearate over the thickening effect of the mineral filler. An increase in the melt flow index in compositions with 5 % propylene-octenoic block polymer is shown, which is explained by its plasticizing effect and good combination with polypropylene. It is shown that the injection of the filler to 10 mass % increases the impact strength compared to the original polypropylene. A further increase in the filler content to 20 % in the compositions reduces the impact strength to almost the value for the output polypropylene with an uncritical decrease in tensile strength. It is shown that the presence of 5 mass % of the modifier in the compositions increases the value of the relative elongation.It is determined that the developed composition with 5 mass % of the modifier and with varying the amount of filler can be used for the production of parts for cars for various purposes without significant changes in the technological cycle. The advantage of the investigated compositions is the reduction of energy consumption for the processing of highly filled compositions. The implementation of the developed technologies does not require additional capital investments for the re-equipment of the enterprise, since the developed compositions can be processed using conventional extrusion equipment.Объектом исследования являются технологии получения наполненных ударопрочных композиций на основе полипропилена для изготовления деталей автомобилей. Главной проблемой является снижение прочности и технических характеристик с увеличением количества наполнителя в композициях. Для решения этой проблемы предложено введение модификатора в количестве 5 % масс. в наполненные полипропиленовые композиции.Изучено влияние наполнителя и модификатора на реологические и механические свойства композиций на основе полипропилена. Установлено, что наличие концентрата кальцита в качестве наполнителя и пропилен-октенового блоксополимера как модификатора в композиции способствует снижению ее вязкости, что обусловлено преимущественным влиянием эмульгирующего действия стеарата кальция над загущающим эффектом минерального наполнителя. Показано увеличение показателя текучести расплава в композициях с 5 % пропилен-октенового блоксополимера, что объясняется его пластифицирующим действием и хорошим совмещением с полипропиленом. Показано, что введение наполнителя до 10 % масс. повышает ударную вязкость по сравнению с исходным полипропиленом. Дальнейшее увеличение содержания наполнителя до 20 % в композициях снижает ударную вязкость почти до значения для исходного полипропилена при некритическом уменьшении прочности при разрыве. Показано, что наличие 5 % масс. модификатора в композициях повышает значение относительного удлинения. Определено, что разработанные композиции с 5 % масс. модификатора и с варьированием количества наполнителя могут использоваться для производства деталей автомобилей различного назначения без существенных изменений технологического цикла. Преимуществом исследованных композиций является уменьшение энергозатрат на переработку высоконаполненных композиций. Внедрение разработанных технологий не требует дополнительных капиталовложений на переоснащение предприятия, поскольку разработанные композиции могут перерабатываться с использованием обычного экструзионного оборудования.Об’єктом дослідження є технології отримання наповнених удароміцних композицій на основі поліпропілену для виготовлення деталей автомобілів. Головною проблемою є зниження міцності і технічних характеристик зі збільшенням кількості наповнювача в композиціях. Для вирішення цієї проблеми запропоновано введення модифікатору в кількості 5 % мас. до наповнених поліпропіленових композицій.Вивчено вплив наповнювача та модифікатора на реологічні та механічні властивості композицій на основі поліпропілену. Встановлено, що наявність концентрату кальциту як наповнювача та пропілен-октенового блокспівполімеру як модифікатора в композиції сприяє зниженню її в’язкості, що обумовлено переважним впливом емульгуючої дії стеарата кальцію над загущуючим ефектом мінерального наповнювача. Показано збільшення показника текучості розплаву в композиціях з 5 % пропілен-октенового блокспіволімеру, що пояснюється його пластифікуючою дією та хорошим суміщенням з поліпропіленом. Показано, що введення наповнювача до 10 % мас. підвищує ударну в'язкість у порівнянні з вихідним поліпропіленом. Подальше збільшення вмісту наповнювача до 20 % в композиціях знижує ударну в'язкість майже до значення для вихідного поліпропілену при некритичному зменшенні міцності при розриві. Показано, що наявність 5 % мас. модифікатора в композиціях підвищує значення відносного подовження.Визначено, що розроблені композиції з 5 % мас. модифікатора та з варіюванням кількості наповнювача можуть використовуватися для виробництва деталей автомобілів різного призначення без суттєвих змін технологічного циклу. Перевагою досліджених композицій є зменшення енерговитрат на переробку високонаповнених композицій. Впровадження розроблених технологій не вимагає додаткових капіталовкладень на переоснащення підприємства, оскільки розроблені композиції можуть перероблятись з використанням звичайного екструзійного обладнання

Розробка електропровідних полімерних гібридних композитів на основі полівінілхлориду та поліетилену

Interest to electrically conducting polymer composite materials in recent times has grown considerably, which is associated with the design of new branches of science and technology. The existing analogues are different in the complexity of production and high cost. One of the ways of solving the problem may be designing polymer composite materials with a combined filler. The research was carried out on creating electrically conducting hybrid polymer composites, based on emulsion polyvinyl chloride and polyethylene, using fillers of varying nature and dimensions. We studied the dependence of electrical conductivity of mono­ and binary­filled polymer composites on the type and content of fillers. It was found that the binary filling allows designing electrically conducting polymer composites, which are more promising economically compared to mono­filled ones. We defined physical and mechanical characteristics: tensile strength and relative elongation at break of obtained polymer composites. A method to improve them was proposed by introduction of a compatibilizer – graft­polymer of polyethylene with maleic anhydride.Depending on the value of the electrical conductivity, polymer hybrid composites can be used for: at a value of of elecrical conductivity 10–4–10–7Cm/cm as anti­static materials; at 101–10–4 Cm/cm – as scattering anti­static materials, at 101– 104 Cm/cm as current­conducting materials.Разработаны электропроводящие полимерные гибридные композиты на основе эмульсионного поливинилхлорида (ЭПВХ) и линейного полиэтилена (ПЭ). Исследована зависимость электропроводности моно- и бинарнонаполненных полимерных композитов от вида и содержания наполнителей. Определены физико-механические характеристики полученных полимерных композитов и предложен способ их улучшения. Приведены области применения полученных полимерных гибридных композитов (ПГК) в соответствии со свойственными им значениями электропроводности.Розроблено електропровідні полімерні гібридні композити на основі емульсійного полівінілхлориду (ЕПВХ) та лінійного поліетилену (ПЕ). Досліджено залежність електропровідності моно- та бінарнонаповнених полімерних композитів від виду та вмісту наповнювачів. Визначено фізико-механічні характеристики отриманих полімерних композитів та запропоновано спосіб їх покращення. Наведено сфери застосування отриманих полімерних гібридних композитів (ПГК) відповідно до властивих їм значень електропровідності

Sorption Properties of PET Copolyesters and New Approach for Foaming with Filament Extrusion Additive Manufacturing

The mass transfer process of binary esters of acetic acid in polyethylene terephthalate (PET), polyethylene terephthalate with a high degree of glycol modification (PETG), and glycol-modified polycyclohexanedimethylene terephthalate (PCTG) was studied. It was found that the desorption rate of the complex ether at the equilibrium point is significantly lower than the sorption rate. The difference between these rates depends on the type of polyester and temperature and allows the accumulation of ester in the volume of the polyester. For example, the stable content of acetic ester in PETG at 20 °C is 5 wt.%. The remaining ester, which has the properties of a physical blowing agent, was used in the filament extrusion additive manufacturing (AM) process. By varying the technological parameters of the AM process, foams of PETG with densities ranging from 150 to 1000 g/cm3 were produced. Unlike conventional polyester foams, the resulting foams are not brittle

New Approach for Extrusion Additive Manufacturing of Soft and Elastic Articles from Liquid-PVC-Based Consumable Materials

The article deals with the experimental development of a novel additive manufacturing (AM) process using a liquid consumable based on polyvinyl chloride plastisol. A conventional additive manufacturing system designed for deposition of melt filaments was converted to deposition of liquid material. Additive manufacturing with liquid plastisol enables the production of parts with low Shore A hardness and high ductility, surpassing the performance of the conventional filament process. The novel AM process enables the production of articles with a Shore A hardness of 5 to 60, and the mechanical properties of the additively manufactured articles are similar to those produced in the mold. This was achieved by varying the parameters of the AM process as well as the composition of the plastisol composition, including those filled with an inorganic filler. The application of different material distribution patterns also has a significant effect on the mechanical properties of the samples. A potential application of the investigated AM method was proposed and practically evaluated

Design of Electrically Conducting Polymer Hybrid Composites Based on Polyvinyl Chloride and Polyethylene

Interest to electrically conducting polymer composite materials in recent times has grown considerably, which is associated with the design of new branches of science and technology. The existing analogues are different in the complexity of production and high cost. One of the ways of solving the problem may be designing polymer composite materials with a combined filler. The research was carried out on creating electrically conducting hybrid polymer composites, based on emulsion polyvinyl chloride and polyethylene, using fillers of varying nature and dimensions. We studied the dependence of electrical conductivity of mono­ and binary­filled polymer composites on the type and content of fillers. It was found that the binary filling allows designing electrically conducting polymer composites, which are more promising economically compared to mono­filled ones. We defined physical and mechanical characteristics: tensile strength and relative elongation at break of obtained polymer composites. A method to improve them was proposed by introduction of a compatibilizer – graft­polymer of polyethylene with maleic anhydride.Depending on the value of the electrical conductivity, polymer hybrid composites can be used for: at a value of of elecrical conductivity 10–4–10–7Cm/cm as anti­static materials; at 101–10–4 Cm/cm – as scattering anti­static materials, at 101– 104 Cm/cm as current­conducting materials

Mechanical Properties of Flexible TPU-Based 3D Printed Lattice Structures: Role of Lattice Cut Direction and Architecture

This study addresses the mechanical behavior of lattice materials based on flexible thermoplastic polyurethane (TPU) with honeycomb and gyroid architecture fabricated by 3D printing. Tensile, compression, and three-point bending tests were chosen as mechanical testing methods. The honeycomb architecture was found to provide higher values of rigidity (by 30%), strength (by 25%), plasticity (by 18%), and energy absorption (by 42%) of the flexible TPU lattice compared to the gyroid architecture. The strain recovery is better in the case of gyroid architecture (residual strain of 46% vs. 31%). TPUs with honeycomb architecture are characterized by anisotropy of mechanical properties in tensile and three-point bending tests. The obtained results are explained by the peculiarities of the lattice structure at meso- and macroscopic level and by the role of the pore space